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Development of an AI-Based Image Processing Tool for the Automated Detection and Measurement of Cells in PUR Foam Samples for Quality Assessment of District Heating Insulation Materials
Full text linkDiese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines KI-basierten Bildverarbeitungstools zur automatisierten Erkennung und Vermessung von Zellen in PUR-Hartschaumproben, um die Qualitätsprüfung von Fernwärmeisoliermaterialien zu unterstützen. Die Zellmorphologie von PUR-Hartschaum hat direkten Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit und Alterungsprozesse des Materials. Da herkömmliche Prüfverfahren nach DIN EN 253 manuell, zeitaufwendig und fehleranfällig sind, wurde ein Python-basiertes Analysewerkzeug entwickelt, das klassische Bildverarbeitungsmethoden (wie Thresholding, Watershed und Konturerkennung) sowie KI-gestützte Ansätze mit dem Detectron2-Framework kombiniert. Die Validierung erfolgte anhand synthetischer und realer Röntgenmikroskopieaufnahmen von PUR-Proben. Die Ergebnisse zeigen, dass das Tool Zellgrößen und Wandstärken präzise bestimmen kann und eine normgerechte Bewertung ermöglicht. Der entwickelte Code ist öffentlich zugänglich und leistet einen Beitrag zur Digitalisierung und Automatisierung der Materialprüfung in der Fernwärmebranche.This master's thesis presents the development of an AI-based image processing tool for the automated detection and measurement of cells in polyurethane (PUR) rigid foam samples, aiming to improve the quality inspection of district heating insulation materials. Since the morphology of PUR foam significantly influences its thermal properties and aging behavior, precise and efficient analysis is essential. Traditional manual inspection methods based on DIN EN 253 are often time-consuming and prone to errors. Therefore, a Python-based analysis tool was developed, combining classical image processing techniques—such as thresholding, watershed transformation, and contour detection—with AI approaches using the Detectron2 framework. Validation with both synthetic and real X-ray microscopy images demonstrated accurate cell size and wall thickness measurements. The tool enables objective and reproducible quality assessment and contributes to the digitalization and automation of material testing in the district heating sector. The code is publicly available via GitHub for transparency and further development
Research data to project: Fixing Change? Maintaining Hamburg’s Gas, Water and Sanitation Infrastructures 1842 until the present day
No full textDieser Datensatz enthält ausgewähltes und aufbereitetes qualitatives Forschungsmaterial, das zwischen 2022 und 2024 gesammelt wurde als Teil eines Promotionsprojekts zu Instandhaltung und Reparatur von traditionellen Versorgungsinfrastrukturen in Hamburg, Deutschland. Enthalten sind Referenzmetadaten (Inventarnummern) zu Fotos im archivierten Fotonachlass des Hamburger Fotografen Gerd Mingram „Germin“ im Museum der Arbeit Hamburg. Die Fotos stehen mit Instandhaltung und Reparatur im Kontext der Hamburger Wasserwerke (HHW) und Hamburger Gaswerke (HGW) in Verbindung. Sensible Daten wie Audio-Rohdateien, Transkripte und Feldnotizen sind aufgrund ethischer und urheberrechtlicher Beschränkungen ausgeschlossen.This dataset contains selected and edited qualitative research material collected between 2022 and 2024 as part of a PhD project on maintenance and repair of traditional utility infrastructures in Hamburg, Germany. Included are reference metadata (inventory numbers) for photos in the archived photo estate of the Hamburg photographer Gerd Mingram ‘Germin’ at Museum der Arbeit Ahmburg. The images are related to maintenance and repair in the context of the Hamburg water (HHW) and gas (HGW) utilities. Sensitive data such as raw audio files, transcripts and field notes are excluded due to ethical and copyright restrictions.Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG
International Comparison of Normative Requirements for District Heating Pipeline Construction
Full text linkIm Zuge der Energiewende in Deutschland wird ein Ausbau von klimaneutralen Wärmenetzen mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien angestrebt und gefördert. Die Weiterentwicklung und Optimierung neuer sowie bestehender Fernwärmesysteme gewinnt daher zunehmend an Bedeutung.
Die vorliegende Thesis untersucht die technische Umsetzbarkeit sowie die Effizienzpotenziale bei einer Integration chinesischer und koreanischer Einzelrohr-Verbundsysteme in europäische Fernwärmenetze. Ziel der Analyse ist es, mögliche technische Herausforderungen und Unterschiede in der Leistungsfähigkeit zu bewerten. Auf dieser Grundlage wird ermittelt, inwiefern der Import internationaler Fernwärmeleitungen einen ökonomischen und klimapolitischen Mehrwert für den zukünftigen Netzausbau bieten kann und ob eine Umsetzung in diesem Kontext sinnvoll erscheint.
Die Bewertung der Realisierbarkeit einer Integration internationaler Einzelrohr-Verbundsysteme in europäische Fernwärmenetze erfolgt auf Grundlage eines systematischen Vergleichs der normativen Vorgaben Chinas und Koreas mit den in der Europäischen Union gültigen DIN-Normen und weiteren Richtlinien.
Es werden ausschließlich nach DIN EN 253 genormte, direkt erdverlegte Kunststoffmantelrohrsysteme betrachtet. Diese bestehen aus einem Mediumrohr aus Stahl, einer Schicht aus Polyurethan-Hartschaumdämmung und einer äußeren Ummantelung aus Polyethylen. Der Vergleich erfolgt durch die Gegenüberstellung normativer Strukturierungen, Materialeigenschaften der Rohrkomponenten sowie betriebsrelevanter Parameter der Rohrsysteme.
Aus den identifizierten Differenzen lassen sich spezifische Herausforderungen im Hinblick auf Druck- und Wärmeverluste sowie auf die Ausführung der Verbindungstechniken bei einer Kombination der Rohrsysteme ableiten.
Im Rahmen der Analyse der Druckverluste infolge geometrischer Abweichungen wurden für die Verbindung chinesischer und koreanischer Rohrsysteme mit europäischen Leitungen lediglich vernachlässigbare Differenzen ermittelt.
Im Gegensatz dazu zeigen sich bezüglich der Wärmeverluste deutliche Unterschiede. Das chinesische Rohrsystem weist aufgrund geringerer Dämmstärke und ungünstigerer Wärmeleitfähigkeit erhöhte Wärmeverluste auf, wohingegen das koreanische System die besten thermischen Eigenschaften zeigt.
Geometrische Differenzen führen zudem zu Anpassungsbedarf bei Schweiß- und Muffenverbindungen. Dies betrifft insbesondere chinesisch-europäische Kombinationen, bei denen abweichende Außendurchmesser zu Problemen bei der Passgenauigkeit und Dichtheit der Muffenverbindungen führen können. Koreanische Leitungen zeigen hingegen eine weitgehende Übereinstimmung mit den europäischen Systemen, wodurch der technische Anpassungsaufwand bei der Verbindung geringer ausfällt.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Konstruktion der Rohrverbindungen unter Berücksichtigung der geometrischen und werkstoffspezifischen Unterschiede der Rohrkomponenten individuell angepasst werden muss.
Die abschließende Bewertung der Realisierbarkeit einer Integration asiatischer Rohrsysteme in deutsche Fernwärmenetze kann nur unter Einbeziehung wirtschaftlicher und energetischer Faktoren erfolgen. Zwar ist durch den Import ein potenzieller Kostenvorteil hinsichtlich der Anschaffung zu erwarten, dieser kann jedoch durch erhöhte Wärmeverluste und den zusätzlichen konstruktiven Aufwand bei der Netzimplementierung langfristig zu einer Reduktion der Wirtschaftlichkeit und Effizienz führen.As part of Germany’s energy transition, the expansion of climate-neutral district heating networks with a high share of renewable energy is being promoted and pursued. In this context, the further development and optimization of both new and existing district heating systems is gaining increasing importance.
This thesis investigates the technical feasibility and efficiency potential of integrating Chinese and Korean single-pipe composite systems into European district heating networks. The aim of the analysis is to assess potential technical challenges and differences in performance. On this basis, the study evaluates whether the import of international district heating pipes can offer economic and climate policy benefits for future network expansion and whether such implementation appears feasible.
The evaluation of the integration potential is based on a systematic comparison of the regulatory frameworks in China and Korea with the applicable DIN standards and other directives in the European Union. Only directly buried, pre-insulated plastic-jacket pipe systems standardized according to DIN EN 253 are considered. These consist of a steel service pipe, a layer of polyurethane (PUR) rigid foam insulation, and an outer polyethylene (PE) casing. The comparison focuses on regulatory structures, material properties of the pipe components, and operationally relevant parameters.
From the identified differences, specific challenges arise with regard to pressure and heat losses as well as to connection techniques when combining different pipe systems.
The analysis of pressure losses due to geometric deviations revealed only negligible differences for combinations involving Chinese and Korean systems with European pipes. In contrast, there are significant differences in heat losses: the Chinese system, due to its lower insulation thickness and less favorable thermal conductivity, exhibits higher heat losses, whereas the Korean system demonstrates superior thermal performance.
Geometrical differences also necessitate adjustments in welding and socket connections. This is particularly relevant for Chinese-European combinations, where differing outer diameters can lead to problems with fit and sealing. Korean systems, on the other hand, show high compatibility with European pipes, thus requiring fewer technical adaptations.
In conclusion, pipe connection designs must be individually adapted, taking into account geometrical and material-specific differences. The final evaluation of the integration feasibility of Asian pipe systems into German heating networks must include both economic and energy-related factors. While lower procurement costs through imports are possible, these may be offset by increased heat losses and additional structural adjustments, potentially reducing long-term efficiency and economic viability
Geht's noch nachhaltiger?
Full text linkEine Auseinandersetzung mit gegenwärtigen Nachhaltigkeitsdiskursen und -anforderungen im Einfamilienhausbau, verbunden mit einer material- und ressourcenorientierten Bilanzierung sowie der konzeptionellen Entwicklung eines integrativen, baukonstruktiven und gebäudetechnischen Konzepts zur Umsetzung ganzheitlicher Nachhaltigkeit.
Die Frage „Geht’s noch?“ werden sich viele Klimaschützende und Architekt:innen denken, wenn Nachhaltigkeit in einem Satz mit Einfamilienhäusern genannt wird. Dabei behalten diese Recht, denn den Vergleich in ökologischer und meistens auch sozialer und ökonomischer Nachhaltigkeit verliert ein durchschnittliches Einfamilienhaus gegenüber Mehrfamilienhäusern in fast allen Fällen. Die Baubranche und diese Wohnform gilt durch die Verwendung von CO₂ intensiven Materialien und einer mangelnden Nutzung recycelbarer Baustoffe als einer der Antriebe des Klimawandels. Auch der Leerstand vieler Einfamilienhäuser in ländlichen Bereichen Deutschlands bringt die Frage auf, ob der Neubau dieser noch vertretbar ist. Die Ideen und Ansätze vieler Gesetze, Zertifizierungen und Projekte, welche Antworten auf diese Probleme gefunden haben und einander in Nachhaltigkeit und Innovation übertreffen, gilt es zu analysieren und bewerten. Diese Bachelorthesis setzt den Fokus auf einem ökologisch und sozial nachhaltigen baukonstruktiven Konzept, welches die ökonomische Nachhaltigkeit nicht vernachlässigt und damit eine Grundlage gibt, auf der die gestalterische Freiheit und die Vielseitigkeit eines Einfamilienhauses kaum eingeschränkt wird
Simultaneous planning of standpoints and routing for laser scanning of buildings with network redundancy
Full text linkStop-and-go laser scanning is becoming increasingly prevalent in a variety of applications, e.g., the survey of the built environment. For this, a surveyor needs to select a set of standpoints as well as the route between them. This choice, however, has a high impact on both the economic efficiency of the respective survey as well as the completeness, accuracy, and subsequent registrability of the resulting point cloud.
Assuming a set of building footprints as input, this article proposes a one-step optimization method to find the minimal number of selected standpoints based on scanner-related constraints. At the same time, we incorporate the length of the shortest route connecting the standpoints in the objective function. A local search method to speed up the time for solving the corresponding Mixed-Integer Linear Program (MILP) is additionally presented. The results for different scenarios show constantly shorter routes in comparison to existing approaches while still maintaining the minimal number of standpoints.
Moreover, in our formulation we aim to minimize the effects of inaccuracies in the software-based registration. Inspired by the ideas of network survivability, we to this end propose a novel definition of connectivity tailored for laser scanning networks. On this basis, we enforce redundancy for the registration network of the survey. To prove the applicability of our formulation, we applied it to a large real-world scenario.
This paves the way for the future use of fully automatic autonomous systems to provide a complete and high-quality model of the underlying building scenery
Water Sensitive Urban Design in Hot Dry Climates: A Framework and Transition Strategy for the MENA Region – A Case Study of Alexandria, Egypt
Full text linkThis dissertation addresses the critical challenges of urban resilience in the hot, dry climate of the MENA region, particularly in view of escalating climate change and urbanization pressures. Global changes in aridity and precipitation patterns are not only affecting water availability but also increasing the frequency and intensity of extreme weather events. These compounded issues of drought, heatwaves, and severe yet sporadic flooding are exacerbated by inadequate infrastructure that struggles to adapt to rapidly changing conditions. Such environmental dynamics underscore the urgent need for a paradigm shift towards adopting Water Sensitive Urban Design (WSUD) in these settings to mitigate the adverse impacts of these extremes and achieve equilibrium. However, most of the research and practice in WSUD has predominantly focused on humid regions, with limited coverage in dry regions.
Given that WSUD strategies and technologies cannot be directly transferred between differing regions and climates without adjustment, this dissertation aims to bridge this knowledge gap by developing and empirically testing a novel spatial framework for adopting WSUD practices tailored to the unique urban context of the dry MENA region. The framework will provide decision-makers and practitioners with methods and tools to integrate water management practices into urban development processes.
This dissertation employs an inductive analysis approach to provide the foundational knowledge for developing the framework’s concepts and strategies. Initially, it examines the peculiarities of the dry built environment, identifying common urban morphological patterns and hydrological characteristics. The research reveals a significant interplay between urban physical features and urban drainage, which profoundly influences urban flooding in the region. This relationship is central to developing an innovative WSUD planning approach that manages urban areas as discrete urban hydrological regions, referred to as micro-basins and barriers. In parallel, the dissertation focuses on the best practices reference case of Adelaide City in South Australia, drawing lessons and valuable insights for transferring their experience to another dry region. These insights, considering the contrasting urban context, inform a set of principles and criteria that guide the adoption of WSUD strategies. The findings indicate that all WSUD technologies can be adapted to dry climates, each to a different extent. The investigation identifies specific design adjustments and suggests that the most effective strategy involves using these technologies collaboratively to optimize performance. Additionally, the developed framework features a conceptual data management model that integrates these components into a comprehensive decision support system.
The framework is then employed in an empirical investigation of how adopting WSUD principles and strategies in Alexandria City can enhance local urban resilience against extremes. Primary data was collected through semi-structured interviews with experts, direct observations, and analysis, while secondary data included a detailed review of available literature and documents.
The key findings confirm the applicability of the introduced WSUD planning approach to the city's typical urban context, underscoring the benefits of a multi-layered urban spatial analysis. This analysis produces critical urban metrics that inform WSUD implementation, decision-making, and policy formulation. However, enhancements in the quality and accessibility of these metrics are necessary. The research also demonstrates the potential of linear infrastructures such as railroad tracks and major roads in managing and reusing stormwater and greywater. Urban development proposals recommend maintaining a threshold ratio of green spaces to enhance the effectiveness of WSUD applications.
The city's dense and varied urban setting necessitates a strategic approach to land and technology utilization. Maximizing land use efficiency by leveraging multifunctional spaces and pursuing infill development is essential. Therefore, micro-basin-based land use planning is vital for integrating WSUD by allowing for localized water management solutions tailored to specific parts of the city. Flexibility and scalability in WSUD technologies are also important, demanding adaptable solutions that can be applied at various urban scales. An optimal combination of WSUD technologies is necessary to achieve the planned goals effectively. Furthermore, the research highlights the importance of green spaces and vegetated systems in WSUD strategies. It demonstrates the transformative potential of integrating green spaces within urban environments, challenging conventional views on their feasibility in dry climates.
This dissertation contributes to the field of urban water management and climate adaptation by showcasing the potential of WSUD in mitigating climate change impacts in hot, dry regions. It provides a methodological foundation and actionable insights for applying WSUD broadly in similar urban settings globally. The research underscores the necessity for context-specific adaptations in urban water strategies and highlights the urgent need for broader adoption to protect urban areas from escalating climate challenges
memory citizenship - Sichtbarkeit migrantischer Narrative im urbanen Raum
Full text link„In their acts of postcolonial “memory citizenship” (Rothberg, Yildiz), activists address a multi-ethnic, anti-racist memory collective [...] that recognizes and fights against contemporary racialized divisi- ons and exclusions.“ (Engler 2013: 56)
Diese Thesis befasst sich mit dem migrantischen Erinnern und der Sichtbarmachung migrantischer Narrative im Stadtraum.
Unter Einbeziehung der Konzepte des „kollektiven Gedächtnisses“, sowie der Betrachtung von Straßen- bzw. Platznnamen als sichtbare Träger und Ausdruck einer dominanten Erinnerungskultur wird das Konzept der „memory citizenship“ (dt. "Erinnerungsstaatsbürgerschaft") angewendet. Dieses steht als postkolonialer Akt der Selbstermächtigung, durch welchen migrantische Personen mittels widerständiger Erinnerungsarbeit ihre Teilhabe am deutschen Erinnerungsbewusstsein einfordern.
Im Fokus der Untersuchung steht die selbstermächtigende Praxis migrantischer Initiativen, welche die Neubenennung von Straßen und Plätzen nach migrantischen Persönlichkeiten und deren Geschichte anstrebt.
Anhand von drei Fallbeispielen wird die widerständige Forderung nach der Neubenennung urbaner Plätze nach migrantischen Personen analysiert. Auf drei Forschungsebenen wird untersucht, wie die Praxis der „memory citizenship“ innerhalb kommunalpolitischer Gremien, durch die migrantischen Aktivist:innen selbst und in der ansässigen Nachbarschaft ausgeübt, wahrgenommen und beurteilt wird.
Als Ergbenis lässt sich die untersuchte Praxis der "memory citizenship" zur Neubenennung öffentlicher Räume nach migrantischen Personen als eine Form aktivistischer Erinnerungsarbeit, die über das reine Neubenennen von Plätzen hinausgeht, betrachten. Sie verfolgt das Ziel, migrantische Narrative und Lebensrealitäten sichtbar zu machen, gesellschaftliche Missstände wie rassistsichgen Gewalt zu thematisieren und Diskussionen über Zugehörigkeit und Identität anzustoßen. Aktivist:innen nutzen vielfältige Methoden wie Gedenkveranstaltungen, künstlerische Interventionen und Bildungsprojekte, um ihre Anliegen zu verankern. Dies hat neben der Produktion von widerständigen Räumen in der Stadt auch die Schaffung von multilokalen Erinnerungsgemeinschaften und die Produktion und Weitergabe von mirgantischem Wissen zur Folge.
Während die offizielle Anerkennung durch kommunale Gremien als wünschenswert wahrgenommen wird, um postkoloniale Ziele in einem nationalstaatlichen Rahmen zu verwirklichen, bleibt die migrantische Erinnerungsarbeit ein kontinuierlicher, oft informeller Prozess, der nicht von politischen Entscheidungen abhängt. Auf lokaler Nachbarschaftsebene erfährt diese Praxis häufig Unterstützung, während sich auf kommunalpolitischer Ebene sie teils rassistische und binäre Denkmuster erkennen lassen. Die Zusammenarbeit der Aktivist:innen mit politischen Akteur:innen birgt dabei auch Chancen, wie aber auch Risiken der Instrumentalisierung migrantischer Perspektiven.
Insgesamt zeigt die Untersuchung, dass diese Form der aktivitsichen Erinnerungspraktik eine bedeutende Rolle in postkolonialen Gesellschaften spielt, indem sie bestehende Machtverhältnisse herausfordert und marginalisierte Perspektiven in die urbane Erinnerungslandschaft integrieren kann. Langfristig bleibt zu erforschen, wie nachhaltig diese Praktiken das kollektive Gedächtnis prägen und in verschiedenen gesellschaftlichen Kontexten wirken
Anhänge zum Artikel Understanding, communicating, and imagining urban biodiversity in Germany and Italy
Full text linkThe document presents the supplementary materials for the article "Understanding, communicating, and imagining urban biodiversity in Germany and Italy", published on npj Climate Action, Springer Nature. It contains Information concerning:
1) Literature review in Scopus
2) The selection procedure of the case studies
3) The explanation of organisations and concepts for the discourse network Analysis (DNA)
4) The detailed maps of the spatialisation of the public debate for the four case studies
5) Information on the interviews conducted in the four case studies
6) Impressions from the Fieldwork conducted in the four case studies
7) The organisation of the elements that have been discussed in the paper
8) The translation of the main organisations from German and Italian to EnglishDeutsche Forschungsgesellschaft (DFG